Zen vs. Skylake: Die-Größenvergleich von Ryzen, Naples und Skylake-SP

Volker Rißka 124 Kommentare
Zen vs. Skylake: Die-Größenvergleich von Ryzen, Naples und Skylake-SP

Intels überarbeitete Skylake-Architektur für das High-End-Segment schlägt sich in der Chipgröße nieder – diese wächst deutlich. Im Vergleich zu AMDs Zen-Architektur und den Ablegern für die High-End-Sparte hat Globalfoundries als Auftragsfertiger gegenüber Intel deutlich aufgeholt.

War Globalfoundries in den ersten Jahren seit der Lösung von AMD stetig im Hintertreffen was Technologien und Fertigung angeht, zahlt sich die stärkere Zusammenarbeit mit IBM und Samsung jetzt aus. AMD als Großkunde hat seine Chips exakt auf die Produktionslinien der Fertigungsallianz angepasst, weshalb der native Acht-Kern-Die der Zen-Architektur, so wie er in den ersten Ryzen-CPUs bereits zum Einsatz kommt, von der Die-Größe her positiv überraschte.

AMD bewarb in der Vorstellung deshalb bereits erstmals seit vielen Jahren eben wieder jenen Fortschritt. Denn dieser zeigt sogar einen Vorsprung gegenüber Intels Kaby Lake, dem aktuellen Intel-Prozessor in der letzten Ausbaustufe der 14-nm-Fertigung.

Zen vs. Skylake/Kaby Lake
Zen vs. Skylake/Kaby Lake

Intel Skylake-SP geht nun noch einen anderen Weg: Ein neuer Mesh-Interconnect und andere Caches sorgen dafür, dass der einzelne Prozessorkern größer wird, aber auch das Gesamtpaket anwächst. Bereits auf einzelner Kern-Ebene ist der Sprung gewaltig: Während ein Kaby-Lake-Kern ungefähr 12,2 mm² klein ist, wächst dieser mit Skylake-SP auf etwa 17 mm² an. Die Zen-Kerne bei Ryzen & Co, so wie sie auch bei Threadripper und Naples alias Epyc zum Einsatz kommen werden, sind lediglich 11,0 mm² klein.

Das komplette Paket besteht wie üblich aber aus mehr als nur aus Kernen, denn es fehlen I/O-Anschlüsse, PCIe-Controller sowie die Speichercontroller & Co. Dort hat Zen mit acht Kernen einen massiven Vorteil, mit 189 mm² ist dieser deutlich kleiner als Skylake-SP mit zehn Kernen auf 322 mm². In Skylake-SP sind aber nicht nur zwei zusätzliche Kerne als auch 48 statt 24 PCIe-Lanes inbegriffen, hinzu kommt auch noch ein Sechs-Kanal-Speicherinterface statt Dual Channel sowie zusätzliche UPI-Verbindungen. Es liegen also auch große Unterschiede vor.

Bei 16 gegen 18 Kerne von AMD gegen Intel wird das ganze etwas ausgeglichener, der Vorteil in der Fertigung liegt aber weiterhin bei AMD/Globalfoundries. Zwar liegt Intel immer noch bei den Kernen und Speicherinterface in Front, über 100 mm² mehr Fläche sind aber kein kleiner Zuwachs. Mit 484 mm² ist der CPU-Die des 18-Kerner zudem bereits größer als der von Broadwell-EP mit 24 Kernen, der es auf 456 mm² brachte.

Zen vs. Skylake-SP
Zen vs. Skylake-SP (Bild: Chip-Architect via Anandtech-Forum)

Der Sprung auf 28 Kerne bei Skylake-SP bringt dementsprechend noch einmal zusätzliche Fläche ins Spiel. Mit nun 698 mm² ist der CPU-Die ein Riese, der von AMDs Epyc auf dem Papier geschlagen wird, der insgesamt 756 mm² groß ist. Doch die Besonderheit bei AMD liegt darin, dass es ein Multi-Chip-Modul ist. Dort kommen „einfach“ vier 189 mm² Zen-Dies zum Einsatz, die über Infinity Fabric miteinander kommunizieren. Das spart massiv Kosten und dürfte auch eine höhere Yield-Rate nach sich ziehen, denn mit knapp 200 mm² großen Dies wird jeder Hersteller nahezu problemlos fertig, während native Dies mit einer Größe über 600 mm² deutlich schwieriger zu fertigen sind und entsprechend schnell die Ausbeute an voll funktionsfähigen Chips gedrückt wird.

AMD Epyc: Naples ohne Heatspreader zeigt 4-Die-Multi-Chip-Design
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Wie sich die neuen High-End-Prozessoren am Ende wirklich schlagen, ist derweil noch unbekannt. Zwar werden die Modellbezeichnungen und Spezifikationen konkreter, fernab von streng ausgesuchten Cherry-Picked-Herstellerbenchmarks in extremen Grenzszenarien gibt es aber noch keine echten unabhängigen Tests der beiden neuen Plattformen. Erst dann wird sich zeigen, ob der Vorteil bei den Flächen oder Intels neue Architektur für die CPU, die jedoch mehr Platz in Anspruch nimmt, am Ende der bessere Weg ist. Die kommenden Wochen werden dort Klarheit bringen: Epyc wird bereits nächste Woche vorgestellt, Skylake-SP alias Xeon Platinum, Gold, Silber und Bronze folgt in Kürze.